気候は、すべての要素が相互に関連している非常に複雑なシステムです。その中でも、水は最も重要な要素の 1 つです。水は、蒸気、液体の水、氷として地球上に存在します。相変化と水蒸気輸送により、気候システムにおけるエネルギーの再分配が可能になります。さらに、水蒸気は最も強力で豊富な温室効果ガスですが、その濃度は人為的な排出ではなく温度によって調節されるため、地球温暖化には直接関与していません.
水蒸気の放出は結露を引き起こすため、滞留時間はほとんどありません。水蒸気が取り除かれた場合も同じことが起こります。液体の水が蒸発して水蒸気濃度が再生されます。いずれにせよ、水蒸気は気候システムのフィードバックを構成すると考えられています。気温が上昇すると、大気はより多くの水蒸気を受け入れることができ、温室効果ガスとしての放射効果が高まり、気温がさらに上昇します。したがって、地球温暖化と温室効果ガスの人為的排出の影響を正確に予測するには、水蒸気の放射効果を正しく理解することが非常に重要です。
温室効果ガスは、通常、短波放射 (紫外線、可視光、および近赤外線の形で太陽から来る放射) が大気に入るのを可能にしますが、長波放射 (地球の光から来る放射) を吸収して再放出します。表面と大気）表面に戻ります。言い換えれば、それは気候システムの加熱を可能にしますが、冷却をブロックします.短波放射における水蒸気の影響を研究するために、Vaquero-Martínez et al.は、水蒸気放射効果 (WVRE) を、大気中のすべての水蒸気が消失した場合の放射の瞬間的な正味の変化として定義しました。大気の表面と上部の両方で分析されました.
方法論
放射束を推定するために、放射伝達モデル SBDART が使用されました。これは、大気中の放射線の挙動をシミュレートできるプログラムです。コードを実行するには、入力としていくつかのパラメーターが必要です。いくつかは幾何学的特性 (太陽の天頂角、SZA、または地球と太陽の間の距離など) に関連し、その他は大気の組成 (濃度) に関するものです。オゾン、水蒸気などのガス)。スペインのステーション (図 1 を参照) は、GPS 測定値から水蒸気データを取得するために使用され、その他の情報は ERA-Interim 再分析から取得されました。モデルは 2 回実行されました。1 回目は実際の大気の状態で、もう 1 回は水蒸気を 0 (乾燥した大気) に設定しました。次に、WVRE は、両方の場合の正味放射線の差として計算されました。 「実際の大気」の正味フラックスから「乾燥大気」の正味フラックスを差し引いたもの。
地表での影響
地表では、水蒸気の影響と水蒸気の濃度 (またはカラム積分水蒸気、IWV) および SZA の間に経験的な関係 (図 2 を参照) が見つかりました。
μ =cos SZA、a =(63 ± 1) うーん、b =0.2661 ± 0.0003 および c =0.7679 ± 0.0003。たとえば、SZA =60º の場合、影響は -100 (IWV =39.8 mm) から -38.7 Wm (IWV =1.4 mm) の間でした。これは、雲とエアロゾルの値が -50 から -19 Wm の間で、雲とエアロゾルの両方の複合効果で -69 Wm の以前の研究報告と比較すると、水蒸気の高い放射効果を示しています。大気に雲がなく、エアロゾルが (ほとんど) 存在しない場合でも、水蒸気がない場合はありませんが、これは大気の放射収支における水蒸気の影響が大きいことを示していることに注意してください。さらに、係数 b は、WVRE の相対的な変化と IWV の相対的な変化との比率として解釈されます。つまり、IWV の 1% の変化は、b% の変化を引き起こします (WVRE では ≃ 0.27 %。これは放射線増幅係数に似ています)。 (RAF) は、総オゾン列の変化に対する紫外太陽放射の感度の尺度として使用されます (McKenzie et al. 1991).
暖房率
水蒸気による加熱速度も計算されました。加熱率は、単位時間あたりの放射吸収のために大気が被る温度の上昇を表す大きさです。水蒸気は短波に吸収帯があるため、昇温速度は 0.2 ～ 1.5 Kday の正の値でした。図 3 では、暖房率は季節サイクルと日サイクルの両方を示しています。 1 日の中央時間帯では、暖房率は夜明けや日没よりも大きくなり、夏の影響は冬よりも強くなります。これは、日射量の増減と、気温が高いほど IWV が大きくなるという事実に関連しています。
大気圏上部での効果
大気の最上部での影響も計算されました。これらは同様の経験的関係に従います (図 4 を参照) が、この場合、アルベド (表面で反射される放射の割合) も式に含まれています。
ここで、α はアルベド、aTOP =(96±1) うーん、bTOP =0.2264 ± 0.0003、cTOP =0.8785 ± 0.0003 および dTOP =0.933 ± 0.002。たとえば、SZA =60º の場合、TOA での効果は 11.3 (IWV =1.4 mm) から 22.3 Wm (IWV =39.8 mm) の間でした。そのため、TOA では効果が弱くなります。
これらの調査結果は、最近 Atmospheric Research 誌に掲載されたスペインの短波放射に対する水蒸気放射効果というタイトルの記事で説明されています。 .この作業は、エストレマドゥーラ大学のハビエル・バケロ・マルティネスとマヌエル・アントン、バリャドリッド大学のホセ・パブロ・オルティス・デ・ガリステオとビクトリア・E・カショーロ、グラナダ大学のロベルト・ロマンによって行われました。
